KR101788166B1 - 태양 전지 모듈 - Google Patents

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신태희
임충현
박아영
김보중
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 각각이 제1 방향으로 배열되며, 각각이 반도체 기판, 복수의 제1, 2 전극을 포함하는 복수의 태양 전지; 반도체 기판의 후면에 제1, 2 전극들과 교차하는 방향으로 길게 배치되어, 제1 전극들과 교차되는 복수의 교차점에서 제1 전극들에 제1 도전성 접착제를 통해 전기적으로 접속하고, 제2 전극들과 교차되는 복수의 교차점마다 이격되어 위치한 절연층에 의해 제2 전극들과 절연되는 복수의 제1 도전성 배선; 및 반도체 기판의 후면에 복수의 제1 도전성 배선과 이격되어, 제1 방향으로 길게 배치되어, 제2 전극들과 교차되는 복수의 교차점에서 제2 전극들에 제1 도전성 접착제를 통해 전기적으로 접속하고, 제1 전극들과 교차되는 복수의 교차점마다 이격되어 위치한 절연층에 의해 제1 전극들과 절연되는 복수의 제2 도전성 배선;을 포함하고, 복수의 태양 전지 각각에 포함된 반도체 기판의 후면은 제1 영역과 제1 영역과 다른 부분에 위치하는 제2 영역을 포함하고, 반도체 기판의 후면 중 제1 영역에 위치하는 제1 도전성 접착제 중 적어도 일부의 제1 방향 길이는 제2 영역에 위치하는 제1 도전성 접착제 중 적어도 일부의 제1 방향 길이와 다르다.

Description

태양 전지 모듈{SOLAR CELL MODULE}
본 발명은 태양 전지 모듈에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다.
일반적인 태양 전지는 p형과 n형처럼 서로 다른 도전성 타입(conductive type)에 의해 p-n 접합을 형성하는 반도체부, 그리고 서로 다른 도전성 타입의 반도체부에 각각 연결된 전극을 구비한다.
이러한 태양 전지에 빛이 입사되면 반도체부에서 복수의 전자-정공 쌍이 생성되고, 생성된 전자-정공 쌍은 전하인 전자와 정공으로 각각 분리되어, 전자는 n형의 반도체부 쪽으로 이동하고 정공은 p형의 반도체부 쪽으로 이동한다. 이동한 전자와 정공은 각각 n형의 반도체부와 p형의 반도체부에 연결된 서로 다른 전극에 의해 수집되고 이 전극들을 전선으로 연결함으로써 전력을 얻는다.
이와 같은 태양 전지는 복수 개가 인터커넥터에 의해 서로 연결되어 모듈로 형성될 수 있다.
한편, 이와 같은 태양 전지 중 전극이 모두 후면에 접속되는 후면 컨텍 태양 전지는 반도체 기판의 후면에 위치한 전극에 금속 배선이 접속될 수 있다.
그러나, 금속 배선을 태양 전지의 후면에 접속할 때, 금속 배선과 반도체 기판의 열팽창 계수 차이로 인하여, 금속 배선과 반도체 기판의 후면에 위치하는 전극 사이가 제대로 접속하지 못하고, 단선되는 문제점이 있었다.
아울러, 이와 같은 단선은 금속 배선의 길이 방향 양 끝단에서 그 발생 빈도가 더 크게 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 신뢰성이 향상된 태양 전지 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 각각이 제1 방향으로 배열되며, 각각이 반도체 기판, 반도체 기판의 후면에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 나란하게 길게 형성되는 복수의 제1, 2 전극을 포함하는 복수의 태양 전지; 반도체 기판의 후면에 제1, 2 전극들과 교차하는 제1 방향으로 길게 배치되어, 제1 전극들과 교차되는 복수의 교차점에서 제1 전극들에 제1 도전성 접착제를 통해 전기적으로 접속하고, 제2 전극들과 교차되는 복수의 교차점마다 이격되어 위치한 절연층에 의해 제2 전극들과 절연되는 복수의 제1 도전성 배선; 및 반도체 기판의 후면에 복수의 제1 도전성 배선과 이격되어, 제1 방향으로 길게 배치되어, 제2 전극들과 교차되는 복수의 교차점에서 제2 전극들에 제1 도전성 접착제를 통해 전기적으로 접속하고, 제1 전극들과 교차되는 복수의 교차점마다 이격되어 위치한 절연층에 의해 제1 전극들과 절연되는 복수의 제2 도전성 배선;을 포함하고, 복수의 태양 전지 각각에 포함된 반도체 기판의 후면은 제1 영역과 제1 영역과 다른 부분에 위치하는 제2 영역을 포함하고, 반도체 기판의 후면 중 제1 영역에 위치하는 제1 도전성 접착제 중 적어도 일부의 제1 방향 길이는 제2 영역에 위치하는 제1 도전성 접착제 중 적어도 일부의 제1 방향 길이와 다르다.
여기서, 반도체 기판의 제1 영역은 반도체 기판의 중앙 영역이고, 반도체 기판의 제2 영역은 반도체 기판의 중앙 영역으로부터 제1 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 가장 자리 영역이고, 반도체 기판의 가장 자리 영역에 위치한 제1 도전성 접착제의 제1 방향 길이는 중앙 영역에 위치하는 제1 도전성 접착제의 제1 방향 길이보다 길 수 있다.
일례로, 반도체 기판의 제1 영역에 위치한 제1 도전성 접착제는 제1 도전성 배선과 제1 전극이 서로 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선과 제2 전극이 서로 교차하는 복수의 교차점마다 각각 이격되어 위치하고, 반도체 기판의 제2 영역에 위치한 제1 도전성 접착제는 절연층에 중첩되도록 제1 방향을 따라 연장되어 위치할 수 있다.
여기서, 제1 도전성 접착제는 제1, 2 전극 위에 접촉되는 제1 접착층과, 제1 접착층 위에 위치하고, 제1, 2 도전성 배선과 접촉하는 제2 접착층을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 영역에 위치한 제2 접착층의 제1 방향 길이는 제1 접착층의 제1 방향 길이보다 길 수 있다.
또한, 반도체 기판의 제2 영역에 위치한 제2 접착층의 제1 방향 길이는 제1 방향으로 서로 인접한 2개의 교차점의 양끝단 거리보다 크고, 반도체 기판의 제1 방향 최대 길이의 10% 이내일 수 있다.
여기서, 제2 접착층의 녹는점은 제1 접착층의 녹는점보다 낮을 수 있다.
여기서, 제1 접착층의 녹는점은 160℃ ~ 170℃ 사이의 제1 온도보다 높고, 300℃ 이하이고, 제2 접착층의 녹는점은 110℃ 이상이고, 제1 온도보다 낮을 수 있다.
이를 위해, 일례로, 제1 접착층은 Sn, SnAgCu, SnPb, SnBiCuCo, SnBiAg, SnPbAg 또는 SnAg 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 솔더 패이스트 형태로 형성되고, 제2 접착층은 SnBi 또는 SnIn 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 솔더 패이스트 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 도전성 배선의 일단은 반도체 기판의 제1 측면 밖으로 돌출되고, 타단은 제1 측면의 반대쪽에 제2 측면에 인접한 제2 가장 자리 영역에 위치하고, 제2 도전성 배선의 일단은 제2 측면 밖으로 돌출되고, 타단은 제1 측면에 인접한 제1 가장 자리 영역에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 가장 자리 영역에서 제1 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이는 제1 가장 자리 영역에서 제2 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이보다 길 수 있다.
또한, 제1 가장 자리 영역에서 제1 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이는 제2 가장 자리 영역에서 제1 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이보다 길 수 있다.
또한, 제2 가장 자리 영역에서 제2 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이는 제2 가장 자리 영역에서 제1 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이보다 길 수 있다.
또한, 제2 가장 자리 영역에서 제2 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이는 제1 가장 자리 영역에서 제2 도전성 배선과 중첩되는 제2 접착층의 제1 방향 길이보다 길 수 있다.
또한, 반도체 기판의 양쪽 가장 자리 영역에서 복수의 제1 전극은 제1 방향으로 길게 형성되며, 제2 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 이격되는 복수의 제1 핑거 전극과, 제1 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 복수의 제1 핑거 전극을 제1 방향으로 연결하는 제1 연결 전극을 포함할 수 있다.
아울러, 반도체 기판의 양쪽 가장 자리 영역에서 복수의 제2 전극은 제1 방향으로 길게 형성되며, 제1 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 이격되는 복수의 제2 핑거 전극과, 제2 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 복수의 제2 핑거 전극을 제1 방향으로 연결하는 제2 연결 전극을 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 2 연결 전극 각각은 제1, 2 도전성 배선 각각과 중첩되는 영역 내에서 지그 재그 형태로 형성될 수 있다.
또한, 양쪽 가장 자리 영역에서 제1 전극은 제1 도전성 배선과 중첩되는 영역 내에서 제1 핑거 전극으로부터 제1 방향으로 돌출된 제1 가지 전극을 더 포함하고, 제2 전극은 제2 도전성 배선과 중첩되는 영역 내에서 제2 핑거 전극으로부터 제1 방향으로 돌출된 제2 가지 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 복수의 태양 전지 중 서로 인접하여 배치되는 제1, 2 태양 전지 사이에 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되며, 제1, 2 태양 전지를 제1 방향으로 직렬 연결하기 위하여, 제1 태양 전지에 접속된 복수의 제1 도전성 배선과 제2 태양 전지에 접속된 복수의 제2 도전성 배선이 공통으로 접속되는 인터커넥터;를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 태양 전지에 접속된 복수의 제1 도전성 배선의 일단과 제2 태양 전지에 접속된 복수의 제2 도전성 배선의 일단은 반도체 기판의 투영 영역 밖으로 각각 돌출되어, 인터커넥터에 공통으로 접속될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 반도체 기판의 양쪽 가장 자리 영역에서 제2 접착층의 길이를 중앙 영역보다 상대적으로 더 길게하여, 제1, 2 도전성 배선과 제1, 2 전극 사이의 물리적 접착력 및 접촉 저항을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면 전체 평면 모습을 설명하기 위한 도이다.
도 2은 도 1에서 제1 방향(x)으로 서로 인접하여, 인터커넥터(300)에 의해 연결된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 단면을 개략적으로 도시한 일례이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 8에서 전술한 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)을 설명하기 위한 도이다.
도 10a는 도 9에서 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제의 평면 패턴의 제1 예를 설명하기 위하여 K1 영역을 확대한 도이다.
도 10b는 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제의 평면 패턴을 보다 구체적으로 설명하기 위하여, 도 10a의 일부를 보다 확대 도시한 도이다.
도 10c는 도 9에서 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제의 평면 패턴의 제2 예를 설명하기 위한 도이다.
도 11은 도 9에서 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)을 설명하기 위하여, K2 영역과 K3 영역을 확대한 도이다.
도 12는 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2) 중 모서리 부분인 의사 영역(pseudo area)을 설명하기 위하여, K4 영역을 확대한 도이다.
도 13a는 반도체 기판의 후면에 위치하는 제2 접착층의 평면 패턴의 제1 예를 도시한 것이다.
도 13b는 반도체 기판의 후면에 위치하는 제2 접착층의 평면 패턴의 제2 예를 도시한 것이다.
도 13c는 반도체 기판의 후면에 위치하는 제2 접착층의 평면 패턴의 제3 예를 도시한 것이다.
도 14은 본 발명의 효과에 대해 설명하기 위한 도이다.
도 15는 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 16 및 도 17은 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 전극(140)의 패턴의 다양한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
이하에서, 전면이라 함은 직사광이 입사되는 반도체 기판의 일면일 수 있으며, 후면이라 함은 직사광이 입사되지 않거나, 직사광이 아닌 반사광이 입사될 수 있는 반도체 기판의 반대면일 수 있다.
아울러, 이하에서 셀 스트링이라 함은 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결된 구조나 형태를 의미한다.
또한, 어떤 구성 부분의 두께나 폭이 다른 구성 부분의 두께나 폭과 동일하다는 의미는 공정 오차를 포함하여, 10%의 범위 내에서 동일함을 의미한다.
도 1는 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈의 전면 전체 평면 모습을 설명하기 위한 도이고, 도 2은 도 1에서 제1 방향(x)으로 서로 인접하여, 인터커넥터(300)에 의해 연결된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 단면을 개략적으로 도시한 일례이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일례에 따른 태양 전지 모듈은 복수의 태양 전지 및 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)을 포함한다.
아울러, 이에 더하여, 복수의 태양 전지를 제1 방향(x)으로 서로 직렬 연결하는 인터커넥터(300), 복수의 태양 전지가 서로 직렬 연결된 셀 스트링을 캡슐화하는 전면 투명 기판(10), 충진재(20, 30), 후면 시트(40) 및 프레임(50)을 더 구비할 수 있다.
여기서, 복수의 태양 전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각이 제1 방향(x)으로 길게 배열되며, 반도체 기판(110)과 반도체 기판(110)의 후면에 복수의 제1 전극(141)과 제2 전극(142)을 구비할 수 있다. 이와 같은 복수의 태양 전지에 대해서는 도 6 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지 각각의 후면에 접속될 수 있다.
이와 같이, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)이 접속된 복수의 태양 전지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인터커넥터(300)에 의해 제1 방향(x)으로 직렬 연결될 수 있다.
일례로, 인터커넥터(300)는 복수의 태양 전지 중 제1 방향(x)으로 서로 인접하여 배치되는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2)를 서로 직렬 연결할 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 태양 전지(C1)에 접속된 복수의 제1 도전성 배선(210)의 전면과 제2 태양 전지(C2)에 접속된 복수의 제2 도전성 배선(220)의 전면이 인터커넥터(300)의 후면에 접속될 수 있고, 이에 따라, 복수의 태양 전지가 직렬 연결되는 셀 스트링이 형성될 수 있다.
이와 같은 셀 스트링은 도 2에 도시된 바와 같이, 전면 투명 기판(10)과 후면 시트(40) 사이에 배치된 상태에서 열압착되어 라미네이팅될 수 있다.
일례로, 복수의 태양 전지는 전면 투명 기판(10)과 후면 시트(40) 사이에 배치되고, EVA 시트와 같이 투명한 충진재(20, 30)가 복수의 태양 전지 전체의 전면 및 후면에 배치된 상태에서, 열과 압력이 동시에 가해지는 라미네이션 공정에 의해 일체화되어 캡슐화될 수 있다.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 라미네이션 공정으로 캡슐화된 전면 투명 기판(10), 후면 시트(40) 및 충진재(20, 30)는 프레임(50)에 의해 가장 자리가 고정되어 보호될 수 있다.
더불어, 셀 스트링 각각은 제1 방향(x)으로 길게 위치하고, 제2 방향(y)으로 이격되어 배열될 수 있고, 이와 같은 복수의 셀 스트링은 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있는 버싱바(310)에 의해 제2 방향(y)으로 직렬 연결 될 수 있다.
여기서, 전면 투명 기판(10)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 형성될 수 있다.
후면 시트(40)는 태양 전지들(C1, C2)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 이러한 후면 시트(40)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 후면 시트(40)는 FP (fluoropolymer) / PE (polyeaster) / FP (fluoropolymer)와 같은 절연 물질로 이루어진 얇은 시트로 이루어지지만, 다른 절연 물질로 이루어진 절연 시트일 수 있다.
이와 같은 라미네이션 공정은 전면 투명 기판(10)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 면 형상의 충진재(20, 30)가 배치된 상태에서 진행될 수 있다.
여기서, 충진재(20, 30)의 재질은 절연층(252)의 재질과 다른 재질로 형성될 수 있으며, 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지 (C1, C2)를 충격으로부터 보호하고, 이를 위해 충격을 흡수할 수 있는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 형성될 수 있다.
따라서, 전면 투명 기판(10)과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 기판 사이에 배치된 면 형상의 충진재(20, 30)는 라미네이션 공정 중에 열과 압력에 의해 연화 및 경화될 수 있다.
이하에서는 도 1, 2 에 도시된 태양 전지 모듈에서, 복수의 태양 전지가 제1, 2 도전성 배선(200) 및 인터커넥터(300)에 의해 직렬 연결되는 구조를 보다 구체적으로 설명한다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 직렬 연결 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 3은 도 1에서 제1 방향(x)으로 서로 인접하여, 인터커넥터(300)에 의해 연결된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 전면을 도시한 일례이고, 도 4는 도 3에 도시된 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 후면을 도시한 일례이고, 도 5는 도 3 및 도 4 에서 X1-X1 라인에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 제1, 2 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)에 구비된 반도체 기판(110)의 후면에 접속될 수 있다.
여기서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 이격되어 배열될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각은 적어도 반도체 기판(110) 및 반도체 기판(110)의 후면에 서로 이격되어 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성되는 복수의 제1 전극(141)과 복수의 제2 전극(142)을 구비할 수 있다.
아울러, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)의 배열 방향인 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 배치되고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 접속될 수 있다.
이와 같은, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각에 구비된 복수의 제1 전극(141)에 교차 및 중첩되어 접속되는 복수의 제1 도전성 배선(210)과 복수의 제2 전극(142)에 교차 및 중첩되어 접속되는 복수의 제2 도전성 배선(220)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각에서 복수의 제1 도전성 배선(210)은 제1 전극들(141)과 교차되는 복수의 교차점에서 도전성 재질의 제1 도전성 접착제(251)를 통하여 제1 전극들(141)에 접속되고, 제2 전극들(142)과 교차되는 복수의 교차점에서 절연성 재질의 절연층(252)에 의해 제2 전극(142)과 절연될 수 있다.
아울러, 복수의 태양 전지(C1, C2) 각각에서 복수의 제2 도전성 배선(220)은 제2 전극들(142)과 교차되는 복수의 교차점에서 제2 전극들(142)에 제1 도전성 접착제(251)를 통하여 접속되고, 제1 전극들(141)과 교차되는 복수의 교차점에서 절연층(252)에 의해 제1 전극들(141)과 절연될 수 있다.
이와 같은 제1, 2 도전성 배선(200)은 도전성 금속 재질로 형성되되, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함하는 도전성 코어와, 코어(CR)의 표면을 코팅하고, 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 도전성 코팅층을 포함할 수 있다.
바람직한 일례로, 코어는 구리(Cu)로 형성될 수 있으며, 코팅층은 주석(Sn)을 포함하는 합금인 SnBiAg로 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 배선(210)의 양단 중 인터커넥터(300)와 접속하는 일단은 반도체 기판(110)의 제1 측면 밖으로 돌출될 수 있고, 제2 도전성 배선(220)의 양단 중 인터커넥터(300)와 접속하는 일단은 반도체 기판(110)의 제2 측면 밖으로 돌출될 수 있다.
여기서, 제1 측면은 반도체 기판(110)에서 제1 방향(x)으로 진행할 때 교차하는 어느 한 측면을 의미하고, 제2 측면은 반도체 기판(110)에서 제1 측면과 마주보는 반대쪽 측면을 의미할 수 있다.
따라서, 제1 도전성 배선(210)의 일단 및 제2 도전성 배선(220)의 일단은 각각 반도체 기판의 투영 영역 밖으로 돌출될 수 있고, 제1 도전성 배선(210)의 타단 및 제2 도전성 배선(220)의 타단은 반도체 기판의 투영 영역 내에 위치할 수 있다.
여기서, 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 단면이 원형을 갖는 도전성 와이어 형태이거나 폭이 두께보다 큰 리본 형태를 가질 수 있다.
여기서, 도 4및 도 5에 도시된 제1, 2 도전성 배선(200) 각각의 선폭은 도전성 배선의 선저항을 충분히 낮게 유지하면서, 제조 비용이 최소가 되도록 고려하여, 0.5mm ~ 2.5mm 사이로 형성될 수 있으며, 제1 도전성 배선(210)과 제2 도전성 배선(220) 사이의 간격은 제1, 2 도전성 배선(200)의 총 개수를 고려하여, 태양 전지 모듈의 단락 전류가 훼손되지 않도록 4mm ~ 6.5mm 사이로 형성될 수 있다.
이와 같이 제1, 2 도전성 배선(200) 각각이 하나의 태양 전지에 접속되는 개수는 10개 ~ 20개일 수 있다. 따라서, 제1, 2 도전성 배선(200)이 하나의 태양 전지에 접속되는 총 개수의 합은 20개 ~ 40개일 수 있다.
여기서, 제1 도전성 접착제(251)는 도전성 금속 재질로 형성될 수 있으며, 솔더 패이스트(solder paste), 에폭시 솔더 패이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 패이스트(Conductive psate) 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 솔더 페이스트층은 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 형성되고, 에폭시 솔더 페이스트층은 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 접착제의 구조에 대해서는 도 10a 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
여기서, 절연층(252)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선들(210)과 제2 전극들(142)이 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선들(220)과 제1 전극들(141)이 교차되는 복수의 교차점에서 제1 도전성 배선(210)과 제2 전극(142) 사이 및 제2 도전성 배선(220)과 제1 전극(141) 사이에 각각 위치할 수 있다.
아울러, 제1 도전성 배선들(210)과 제2 전극들(142)이 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선들(220)과 제1 전극들(141)이 교차되는 복수의 교차점 각각에 위치한 절연층(252)은 각각이 서로 이격될 수 있다.
이와 같은 절연층(252)은 절연성 재질이면 어떠한 것이든 상관 없으며, 일례로, 에폭시 계열, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 아크릴 계열 또는 실리콘 계열 중 어느 하나의 절연성 재질이 사용될 수 있다.
이와 같은 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)은 각각의 일단이 인터커넥터(300)에 연결되어, 복수의 태양 전지를 서로 직렬 연결할 수 있다.
보다 구체적으로, 인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)와 제2 태양 전지(C2) 사이에 위치하고, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 있을 수 있다.
여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 태양 전지를 평면에서 봤을 때, 인터커넥터(300)는 제1 태양 전지(C1)의 반도체 기판(110) 및 제2 태양 전지(C2)의 반도체 기판(110)과 이격되어 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 인터커넥터(300)에 제1 태양 전지(C1)의 제1 전극(141)에 접속된 제1 도전성 배선(210)의 일단과 제2 태양 전지(C2)의 제2 전극(142)에 접속된 제2 도전성 배선(220)의 일단이 공통으로 접속되어, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1 방향(x)으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 제1 방향(x)으로 배열된 상태에서, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)는 제1, 2 도전성 배선(200)과 인터커넥터(300)에 의해 제1 방향(x)으로 길게 뻗어 직렬 연결되는 하나의 스트링을 형성할 수 있다.
여기서, 일례로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(200) 각각의 일단은 인터커넥터(300)와 중첩되어, 제2 도전성 접착제(350)를 통해 인터커넥터(300)에 접착될 수 있다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(200)과 인터커넥터(300)를 서로 접착시키는 제2 도전성 접착제(350)는 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 금속 재질로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 도전성 접착제(350)는 (1) 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금을 포함하는 솔더 페이스트(solder paste) 형태로 형성되거나, (2) 에폭시에 주석(Sn) 또는 주석(Sn)을 포함하는 합금이 포함된 에폭시 솔더 페이스트(epoxy solder paste) 또는 도전성 페이스트(Conductive psate) 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 태양 전지 모듈은 별도의 인터커넥터(300)를 구비하므로, 복수 개의 태양 전지 중 제1, 2 도전성 배선(200)과 제1, 2 전극(200) 사이에 접속 불량이 발생한 태양 전지가 있는 경우, 인터커넥터(300)과 복수의 제1, 2 도전성 배선(200) 사이의 접속을 해제하여, 해당 태양 전지만 보다 용이하게 교체할 수 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈에서, 서로 인접한 임의의 제1, 2 태양 전지(C1, C2) 각각의 후면에 제1, 2 도전성 배선(200)이 접속되고, 제1, 2 태양 전지(C1, C2)가 인터커넥터(300)로 직렬 연결되는 구조를 설명하였다.
이하에서는 이와 같은 제1, 2 태양 전지(C1, C2)로 적용 가능한 태양 전지의 구체적인 구조에 대해서 설명한다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 설명하기 위한 도로서, 도 6은 본 발명에 적용되는 태양 전지의 일례를 나타내는 일부 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 태양 전지의 제1 방향(x) 단면을 도시한 것이고, 도 8은 반도체 기판의 후면에 형성된 제1, 2 전극(200)의 패턴을 도시한 것이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지의 일례는 반사 방지막(130), 반도체 기판(110), 터널층(180), 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172), 진성 반도체부(150), 패시베이션층(190), 복수의 제1 전극(141) 및 복수의 제2 전극(142)을 구비할 수 있다.
여기서, 반사 방지막(130), 터널층(180) 및 패시베이층(190)은 생략될 수도 있으나, 구비된 경우 태양 전지의 효율이 더 향상되므로, 이하에서는 구비된 경우를 일례로 설명한다.
반도체 기판(110)은 제 1 도전성 타입 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 일례로, 반도체 기판(110)은 단결정 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)에 함유된 제 1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물은 n형 또는 p형 도전성 타입 중 어느 하나일 수 있다.
반도체 기판(110)이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨, 인듐 등과 같은 3가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑(doping)된다. 하지만, 반도체 기판(110)이 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소의 불순물이 반도체 기판(110)에 도핑될 수 있다.
이하에서는 이와 같은 반도체 기판(110)의 함유된 불순물이 제2 도전성 타입의 불순물이고, n형인 경우를 일례로 설명한다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 반도체 기판(110)의 전면에 복수의 요철면을 가질 수 있다. 이로 인해 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치한 제1 반도체부(121) 역시 요철면을 가질 수 있다.
이로 인해, 반도체 기판(110)의 전면에서 반사되는 빛의 양이 감소하여 반도체 기판(110) 내부로 입사되는 빛의 양이 증가할 수 있다.
반사 방지막(130)은 외부로부터 반도체 기판(110)의 전면으로 입사되는 빛의 반사를 최소화하기 위하여, 반도체 기판(110)의 전면 위에 위치하며, 알루미늄 산화막(AlOx), 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 및 실리콘 산화질화막(SiOxNy) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
터널층(180)은 반도체 기판(110)의 후면 전체에 직접 접촉하여 배치되며, 유전체 재질을 포함할 수 있다. 따라서, 터널층(180)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)에서 생성되는 캐리어를 통과시킬 수 있다.
이와 같은 터널층(180)은 반도체 기판(110)에서 생성된 캐리어를 통과시키며, 반도체 기판(110)의 후면에 대한 패시베이션 기능을 수행할 수 있다.
아울러, 터널층(180)은 600℃ 이상의 고온 공정에도 내구성이 강한 SiCx 또는 SiOx로 형성되는 유전체 재질로 형성될 수 있다.
제1 반도체부(121)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면에 배치되되, 일례로, 터널층(180)의 후면의 일부에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
아울러, 이와 같은 제1 반도체부(121)는 반도체 기판(110)의 후면에 제2 방향(y)으로 길게 배치되며, 제2 도전성 타입과 반대인 제1 도전성 타입을 갖는 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 반도체부(121)는 제1 도전성 타입의 불순물이 도핑될 수 있으며, 반도체 기판(110)에 함유된 불순물이 제2 도전성 타입의 불순물인 경우, 제1 반도체부(121)는 터널층(180)을 사이에 두고 반도체 기판(110)과 p-n 접합을 형성할 수 있다.
각 제1 반도체부(121)는 반도체 기판(110)과 p-n접합을 형성하므로, 제1 반도체부(121)는 p형의 도전성 타입을 가질 수 있으며, 복수의 제1 반도체부(121)가 p형의 도전성 타입을 가질 경우 제1 반도체부(121)에는 3가 원소의 불순물이 도핑될 수 있다.
제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면에 제1 반도체부(121)와 나란한 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 배치되며, 일례로 터널층(180)의 후면 중에서 전술한 제1 반도체부(121) 각각과 이격된 일부 영역에 직접 접촉하여 형성될 수 있다.
이와 같은 제2 반도체부(172)는 제2 도전성 타입의 불순물이 반도체 기판(110)보다 고농도로 도핑되는 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 반도체 기판(110)이 제2 도전성 타입의 불순물인 n형 타입의 불순물로 도핑되는 경우, 복수의 제2 반도체부(172)는 n+의 불순물 영역일 수 있다.
이러한 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 제2 반도체부(172)와의 불순물 농도 차이로 인한 전위 장벽에 의해 전자의 이동 방향인 제2 반도체부(172) 쪽으로의 정공 이동을 방해하는 반면, 제2 반도체부(172) 쪽으로의 캐리어(예, 전자) 이동을 용이하게 할 수 있다.
따라서, 제2 반도체부(172) 및 그 부근 또는 제1, 2 전극(200)에서 전자와 정공의 재결합으로 손실되는 전하의 양을 감소시키고 전자 이동을 가속화시켜 제2 반도체부(172)로의 전자 이동량을 증가시킬 수 있다.
지금까지의 도 6 내지 도 7에서는 반도체 기판(110)이 제2 도전성 타입의 불순물인 경우를 일례로 설명하면서, 제1 반도체부(121)가 에미터부로서 역할을 하고, 제2 반도체부(172)가 후면 전계부로서 역할을 하는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 반도체 기판(110)이 제1 도전성 타입의 불순물을 함유하는 경우, 제1 반도체부(121)가 후면 전계부로서 역할을 하고, 제2 반도체부(172)가 에미터부로서 역할을 할 수도 있다.
아울러, 여기의 도 6 및 도 7에서는 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)가 터널층(180)의 후면에 다결정 실리콘 재질로 형성된 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이와 다르게, 터널층(180)이 생략된 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)의 후면 내에 불순물이 확산되어 도핑될 수 있고, 이와 같은 경우, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172)는 반도체 기판(110)과 동일한 단결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
진성 반도체부(150)은 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 반도체부(121)와 제2 반도체부(172) 사이에 노출된 터널층(180)의 후면에 형성될 수 있고, 이와 같은 진성 반도체부(150)은 제1 반도체부(121) 및 제2 반도체부(172)와 다르게 제1 도전성 타입의 불순물 또는 제2 도전성 타입의 불순물이 도핑되지 않은 진성 다결정 실리콘층으로 형성될 수 있다.
아울러, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 진성 반도체부(150)의 양측면 각각은 제1 반도체부(121)의 측면 및 제2 반도체부(172)의 측면에 직접 접촉되는 구조를 가질 수 있다.
패시베이션층(190)은 제1 반도체부(121), 제2 반도체부(172) 및 진성 반도체부(150)에 형성되는 다결정 실리콘 재질의 층의 후면에 형성된 뎅글링 본드(dangling bond)에 의한 결함을 제거하여, 반도체 기판(110)으로부터 생성된 캐리어가 뎅글링 본드(dangling bond)에 의해 재결합되어 소멸되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
복수의 제1 전극(141)은 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 반도체부(121)에 접속하고, 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제1 전극(141)은 제1 반도체부(121) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어 정공을 수집할 수 있다.
복수의 제2 전극(142)은 제2 반도체부(172)에 접속하고, 제1 전극(141)과 나란하게 제2 방향(y)으로 길게 뻗어 형성될 수 있다. 이와 같은, 제2 전극(142)은 제2 반도체부(172) 쪽으로 이동한 캐리어, 예를 들어, 전자를 수집할 수 있다.
이와 같은 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 제2 방향(y)으로 길게 형성되며, 제1 방향(x)으로 이격될 수 있다. 아울러, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 전극(141)과 제2 전극(142)은 제1 방향(x)으로 교번하여 배치될 수 있다.
이와 같은 구조로 제조된 본 발명에 따른 태양 전지에서 제1 전극(141)을 통하여 수집된 정공과 제2 전극(142)을 통하여 수집된 전자는 외부의 회로 장치를 통하여 외부 장치의 전력으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈에 적용된 태양 전지는 반드시 도 6 및 도 7에만 한정하지 않으며, 태양 전지에 구비되는 제1, 2 전극(200)이 반도체 기판(110)의 후면에만 형성되는 점을 제외하고 다른 구성 요소는 얼마든지 변경이 가능하다.
예를 들어 본 발명의 태양 전지 모듈에는 제1 전극(141)의 일부 및 제1 반도체부(121)가 반도체 기판(110)의 전면에 위치하고, 제1 전극(141)의 일부가 반도체 기판(110)에 형성된 홀을 통해 반도체 기판(110)의 후면에 형성된 제1 전극(141)의 나머지 일부와 연결되는 MWT 타입의 태양 전지도 적용이 가능하다.
한편, 이와 같은 복수의 태양 전지 각각의 후면에 제1, 2 도전성 배선(200)을 접속시키는 제1 도전성 접착제의 길이는 반도체 기판 후면의 제1 영역과 제2 영역에서 달라질 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110) 후면의 제1 영역(A1)은 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)이고, 제2 영역(A2)은 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)으로부터 제1 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 가장 자리 영역(A2)일 수 있다.
따라서, 이하에서는 제1 영역이 반도체 기판의 중앙 영역, 제2 영역이 반도체 기판의 가장 자리 영역인 경우를 일례로 설명한다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 9 내지 도 13c는 본 발명의 일례에 따른 제1 도전성 접착제의 접속 구조에 대해 보다 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 9는 도 8에서 전술한 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)을 설명하기 위한 도이다.
아울러, 도 10a는 도 9에서 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제의 평면 패턴의 제1 예를 설명하기 위하여 K1 영역을 확대한 도로서, 도 10a의 (a)는 K1 영역의 평면도이고, 도 10a의 (b)는 K1 영역에서 제1 도전성 접착제(251)의 단면 구조를 설명하기 위하여, K1 영역의 제1 방향(x) 단면을 도시한 도이다.
또한, 도 10b는 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제의 평면 패턴을 보다 구체적으로 설명하기 위하여, K1 영역을 더욱 확대한 도이다.
또한, 도 10c는 도 9에서 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제의 평면 패턴의 제2 예를 설명하기 위한 도이다.또한, 도 11은 도 9에서 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)을 설명하기 위하여, K2 영역과 K3 영역을 확대한 도로서, 도 11의 (a)는 반도체 기판(110)의 제1 측면(110S1)과 인접한 제1 가장 자리 영역(A2)인 K2의 평면도이고, 도 11의 (b)는 반도체 기판(110)의 제2 측면(110S2)과 인접한 제2 가장 자리 영역(A2)인 K3의 평면도이고, 도 11의 (c)는 K2 영역 및 K3 영역에서 제1 도전성 접착제(251)의 단면 구조를 설명하기 위하여, K2 영역 및 K3 영역의 제1 방향(x) 단면을 도시한 도이다.
아울러, 도 12는 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2) 중 모서리 부분인 의사 영역(pseudo area)을 설명하기 위하여, K4 영역을 확대한 도이다.
또한, 도 13a는 반도체 기판의 후면에 위치한 제2 접착층의 평면 패턴의 제1 예를 도시한 것이다.
더불어, 도 13b는 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 제2 접착층(251b)의 평면 패턴의 제2 예를 도시한 것이고, 도 13c는 반도체 기판(110)의 후면에 위치하는 제2 접착층(251b)의 평면 패턴의 제3 예를 도시한 것이다
아울러, 도 13a 내지 도 13c에서는 반도체 기판의 후면에 위치한 제2 접착층의 평면 패턴과 제1, 2 도전성 배선만을 도시하고, 나머지 구성 요소에 대한 도시는 생략하였다.도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 태양 전지 각각에 포함된 반도체 기판(110)의 후면은 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)을 포함할 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110) 후면의 가장 자리 영역(A2)은 중앙 영역(A1)의 제1 방향(x) 양쪽 가장 자리에 위치한 영역을 의미한다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 가장 자리 영역(A2)은 중앙 영역(A1)을 중심으로 제1, 2 도전성 배선(200)의 길이 방향과 동일한 방향인 제1 방향(x) 양쪽에 위치한 반도체 기판(110)의 양쪽 제1, 2 측면(110S1, 110S2)에 인접하여 위치하는 영역일 수 있다.
아울러, 도 9는 가장 자리 영역(A2)을 반도체 기판(110)의 제1 방향(x) 양쪽 가장 자리에 일직선의 점선으로 표시하였지만, 이는 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)을 개념적으로 설명하기 위한 일례일 뿐, 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)이 반드시 일직선으로 구분되는 것은 아니다.
이와 같은 반도체 기판(110)의 후면 중앙 영역(A1) 및 양쪽 가장 자리 영역(A2)에는 복수의 제1, 2 전극(140)과 복수의 제1, 2 도전성 배선(200)이 서로 교차하여 중첩되는 복수의 교차점이 위치할 수 있다.
이와 같은 복수의 교차점에는 제1 전극(141)과 제1 도전성 배선 사이 및 제2 전극(142)과 제2 도전성 배선 사이의 전기적 접속을 위하여, 도 4 내지 도 5에서 설명한 바와 같이, 제1 도전성 접착제(251)가 위치할 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 후면 중 제1 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이는 제2 영역(A2)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이와 다를 수 있다.
일례로, 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이(L251b)는 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이(L251b)보다 길수 있다.
보다 구체적으로, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 복수의 교차점에 각각 이격되어 위치할 수 있다.
즉, 도 10a의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)는 제1 도전성 배선들(210)과 제1 전극들(141)이 서로 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선들(220)과 제2 전극들(142)이 서로 교차되는 복수의 교차점 각각에 위치할 수 있다.
여기서, 각 교차점에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)는 제1 방향(x)으로 서로 이격하여 위치하고, 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)는 제1 도전성 배선(210)과 제1 전극(141) 및 제2 도전성 배선(220)과 제2 전극(142) 각각을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
아울러, 제1 도전성 배선들(210)과 제2 전극들(142)이 서로 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선들(220)과 제1 전극들(141)이 서로 교차되는 복수의 교차점 각각에는 절연층(252)이 위치할 수 있다.
여기서, 각 교차점에 위치하는 절연층(252)은 제1 방향(x)으로 서로 이격하여 위치하고, 이와 같은 절연층(252)이 제1 도전성 배선(210)과 제2 전극(142) 사이 및 제2 도전성 배선(220)과 제1 전극(141) 사이를 각각 절연할 수 있다.
여기서, 전극(140)을 덮는 절연층(252)의 두께는 전극(140)과 도전성 배선(200) 사이의 간격보다 작을 수 있다.
이에 따라, 도 10a의 (b)에 도시된 바와 같이, 절연층(252)과 도전성 배선(200) 사이의 공간에는 충진재(3)가 위치할 수 있다.이때, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 전극(140)의 선폭보다 클 수 있으나, 동일하거나 작은 것도 가능하다.
만약, 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)가 전극(140)의 선폭보다 크게 형성되는 경우라도, 인접한 전극(140)과 단락되지 않는 범위일 수 있다.
보다 구체적으로, 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)는 전극(140) 선폭의 0.8배 내지 2배 사이일 수 있다.
일례로, 만약 제1, 2 전극(140)의 선폭(W140)이 0.3mm ~ 0.5mm 사이, 제1 전극(141)과 제2 전극(142) 사이의 간격이 0.3mm ~ 0.6mm 사이로 형성되는 경우, 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)는 0.2mm ~ 1mm 이하로 형성될 수 있다.
또한, 반도체 기판(110)의 양쪽 제1, 2 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 접착제(251)는 복수의 교차점 중 적어도 2개 이상의 교차점에 위치하되, 제1, 2 도전성 배선(200)의 길이 방향인 제1 방향(x)을 따라 연속적으로 길게 위치할 수 있다.
즉, 보다 구체적으로, 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 제1, 2 측면(110S1, 110S2) 각각에 인접하여 위치한 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)는 복수의 교차점 중 적어도 서로 인접한 2개 이상의 교차점에 중첩하여 제1 방향(x)을 따라 연속적으로 길게 위치할 수 있다.
여기서, 적어도 2개 이상의 교차점이라는 의미는 제1, 2 도전성 배선(200) 중 어느 하나의 도전성 배선(200)을 따라 제1 방향(x)으로 연속하여 위치하는 제1 전극(141)과의 교차점 및 제2 전극(142)과의 교차점을 의미한다.
따라서, 일례로, 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)는 제1 도전성 배선(210)을 따라 제1 방향(x)으로 연속하여 위치하는 적어도 2개의 제1 전극(141)과의 교차점 및 제2 전극(142)과의 교차점에 중첩하여, 제1 방향(x)으로 연속적으로 길게 위치할 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서도 제1 도전성 배선(210)과 제2 전극(142) 사이 및 제2 도전성 배선(220)과 제1 전극(141) 사이는 절연층(252)에 의해 서로 절연될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)는 제1 방향(x)으로 서로 인접한 2개의 교차점의 양끝단 거리(D)보다 크고, 반도체 기판(110)의 제1 방향 최대 길이(110Lx)의 10% 이내일 수 있다.
여기서, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 방향(x)으로 서로 인접한 2개의 교차점의 양끝단 거리(D)는 어느 도전성 배선(200)을 따라 제1 방향(x)으로 제1 전극(141)과의 교차점 및 제2 전극(142)과의 교차점이 연속하여 위치하는 경우, 제1 전극(141)과의 교차점의 끝단으로부터 제2 전극(142)과의 교차점의 끝단까지의 최대 거리를 의미한다.
일례로, 반도체 기판(110)의 제1 방향 최대 길이(110Lx)가 156mm, 제1, 2 전극(140)의 선폭이 0.3mm ~ 0.5mm 사이, 제1 전극(141)과 제1 전극(141) 사이의 간격이 0.3mm ~ 0.6mm 사이로 형성되는 경우, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)는 일례로 1.2mm ~ 15.6mm 사이로 형성될 수 있다.
보다 바람직하게, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착의 제1 방향 길이(L251b)는 5mm ~ 13mm 사이로 형성될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)는 제1 방향(x)으로 배열되는 교차점 중 적어도 2개 이상 15개 이하의 교차점과 중첩되어, 제1 방향(x)으로 길게 형성될 수 있다.
여기서, 절연층(252)은 제1 도전성 배선(210)과 제2 전극(142)이 서로 교차되는 복수의 교차점 및 제2 도전성 배선(220)과 제1 전극()141이 서로 교차하는 복수의 교차점마다 각각 이격되어 위치하되, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 절연층(252)의 두께가 전극(140)과 도전성 배선(200) 사이의 간격보다 작게 형성될 수 있다.
따라서, 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)가 전술한 바와 같이, 제1 방향(x)을 따라 길게 연장되어 위치하는 경우, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 접착제(251)는 제1 방향(x)으로 인접한 절연층(252)에 중첩될 수 있다.
따라서, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 가장 자리 영역(A2)에 위치하여, 제1 방향(x)으로 길게 연장되는 제1 도전성 접착제(251)는 절연층(252)과 도전성 배선(200) 사이의 공간에 위치할 수 있다.이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈은 양쪽 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)를 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)보다 길게 형성하여, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서, 제1, 2 도전성 배선(200)과 제1, 2 전극(140) 사이의 물리적 접착력을 더욱 향상시킬 수 있으며, 접촉 저항을 더욱 개선시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 도전성 배선(200)의 단선을 보다 더 확실하게 방지할 수 있다.
한편, 이와 같이 제1, 2 영역(A1, A2)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 어느 한 영역에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)는 녹는점이 서로 다른 제1 접착층(251a)과 제2 접착층(251b)으로 구비될 수 있다.
이와 같은 제1 도전성 접착제(251)의 구조에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 10a, 도 10b 및 도 11에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 후면 중앙 영역(A1) 및 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 접착제(251)는 제1 접착층(251a)과 제2 접착층(251b)을 구비할 수 있다.
여기서, 도 10a의 (b) 및 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 접착층(251a)은 제1, 2 전극(141, 142) 각각과 제1, 2 도전성 배선(210, 220) 각각의 사이에 위치하되, 제1, 2 전극(141, 142) 위에 접촉할 수 있다.
제2 접착층(251b)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 제1 접착층(251a) 사이에 위치할 수 있다. 즉 제2 접착층(251b)은 제1 접착층(251a) 위에 위치하여, 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 접촉할 수 있다.
따라서, 전극(140) 위에 위치하는 제1, 2 접착층(251a, 251b)의 각 두께의 합은 전극(140)과 도전성 배선(200) 사이의 간격과 동일할 수 있으며, 전극(140) 위에 위치하는 절연층(252)의 두께는 제1, 2 접착층(251a, 251b)의 각 두께의 합보다 작을 수 있다.
이와 같은 제2 접착층(251b)은 제1 접착층(251a)보다 녹는점이 낮을 수 있다.
이와 같이, 제2 접착층(251b)이 도전성 배선(200)과 직접 접촉되도록 함으로써, 도전성 배선(200)을 반도체 기판(110)의 후면에 접속시키는 열처리 공정의 온도를 상대적으로 낮게 할 수 있어, 도전성 배선(200)의 열팽창률을 보다 낮출 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)에서 제2 접착층(251b)의 패턴 구조는 서로 달라질 수 있다.
일례로, 도 13에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b) 각각의 제1 방향(x) 길이는 중앙 영역(A1)에 위치한 제2 접착층(251b) 각각의 제1 방향(x) 길이보다 길 수 있다.
즉, 도 10a의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에서 제2 접착층(251b)은 제1, 2 도전성 배선(210, 220)과 중첩된 복수의 교차점 각각에 위치하되, 도트(dot) 패턴으로 제1 방향(x)으로 이격되어 형성될 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)은 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 교차점에 중첩하여 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 길이 방향인 제1 방향(x)을 따라 연속적으로 길게 위치할 수 있다.
보다 구체적으로 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에서, 제1, 2 접착층(251a, 251b)은 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이, 복수의 제1, 2 전극(141, 142)과 복수의 제1, 2 도전성 배선(210, 220)이 서로 교차하는 복수의 교차점에 각각 이격되어 위치할 수 있다.
여기서, 도 10a의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 접착층(251a)은 전극(140) 위에 바로 접속될 수 있으며, 제2 접착층(251b)은 제1 접착층(251a)을 덮도록 형성될 수 있고, 도전성 배선(200)은 제2 접착층(251b)과 직접 접속될 수 있다.
여기서, 도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 접착층(251a)의 제1 방향 길이(L251a)는 전극(140)의 선폭(W140)보다 작을 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L251b)는 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 접착층(251a)의 제1 방향 길이(L251a)보다 크고, 인접한 두 절연층(252) 사이의 간격보다 작을 수 있다.
아울러, 제1 접착층(251a)의 제2 방향 폭(W251a)은 도선성 배선(200)의 선폭(W200)보다 크고, 절연층(252)의 제2 방향 폭(W252)보다 작을 수 있다.
또한, 제2 접착층(251b)의 제2 방향 폭(W251b)은 도전성 배선(200)의 선폭(W200)보다 작을 수 있으나, 도전성 배선 선폭(W200)의 0.8배보다 클 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에서 제2 접착층(251b)은 복수의 교차점에 이격되어 위치하되, 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L251b)를 극대화하여, 도전성 배선과 전극 사이의 물리적 접착력 및 접속 저항을 극대화할 수 있다.
그러나, 도 10a, 도 10b에서는 반도체 기판(110)의 후면 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)가 제1 접착층(251a)과 제2 접착층(251b)을 구비하는 경우를 일례로 설명하였으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
즉, 다른 일례로, 반도체 기판(110)의 후면 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)는 도 10c의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 접착층(251b)이 생략되고, 제1 접착층(251a)만 구비할 수도 있다.
이와 같이, 제1 도전성 접착제(251)이 제1 접착층(251a)만 구비한 경우, 제1 접착층(251a)의 두께를 제외한 제1 접착층(251a)의 제1 방향 길이(L251a) 및 제2 방향 폭(W251a)은 앞선 도 10b에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
도 10c에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 접착제(251)는 제2 접착층(251b)이 생략되고, 제1 접착층(251a)만으로 전극(140)과 도전성 배선(200)을 서로 전기적으로 접속하므로, 제1 접착층(251a)의 두께가 절연층(252)의 두께보다 크고, 전극(140)과 도전성 배선(200) 사이의 간격과 동일할 수 있다.
이외에 도 10c에 도시된 제1 도전성 접착제(251)의 나머지 부분은 도 10a 및 도 10b에서 설명한 바와 동일하므로 생략한다.또한, 도 11의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)은 복수의 교차점 중 적어도 2개 이상의 교차점에 중첩하여 제1, 2 도전성 배선(210, 220)의 길이 방향인 제1 방향(x)을 따라 연속적으로 길게 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 이와 같은 어느 하나의 도전성 배선(200)과 제1 접착층(251a) 사이에 위치하는 제2 접착층(251b)은 제1 방향(x)으로 길게 연장되어, 어느 하나의 도전성 배선(200)과 절연층(252) 사이까지 연장될 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L251b)는 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1) 및 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 접착층(251a)의 제1 방향 길이(L251a)보다 길 수 있다.
여기서, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L251b)는 제1 방향(x)으로 서로 인접한 2개의 교차점의 양끝단 거리(D)보다 크고, 반도체 기판(110)의 제1 방향 최대 길이(110Lx)의 10% 이내일 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)의 두께는 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 접착층(251a)의 두께보다 작을 수 있다.
즉, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 도전성 배선(200)과 전극(140)이 서로 교차하는 교차점에 위치하는 제1 접착층(251a)의 두께는 제1 접착층(251a)과 도전성 배선(200) 사이에 위치하는 제2 접착층(251b)의 두께보다 클 수 있다.
또한, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 접착층(251a)의 제1 방향 길이(L251a)는 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 접착층(251a)의 제1 방향 길이(L251a)와 동일할 수 있다.
이때, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 접착층(251a)의 두께는 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 접착층(251a)의 두께보다 클 수 있다.
또한, 도 11의 (a)와 같이, 반도체 기판(110)의 제1 측면(110S1)에 인접한 제1 가장 자리 영역(A2)에서는 제1 도전성 배선(210)이 반도체 기판(110)의 투영 영역 밖으로 돌출될 수 있고, 제2 도전성 배선(220)의 끝단은 반도체 기판(110)의 투영 영역 내에 위치할 수 있다.
여기서, 도 11의 (a)와 같이, 반도체 기판(110)의 제1 측면(110S1)에 인접한 제1 가장 자리 영역(A2)에서, 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향(x) 끝단은 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향(x) 끝단보다 반도체 기판(110)의 제1 측면(110S1)에 더 가까이 위치할 수 있다.
또한, 도 11의 (b)와 같이, 반도체 기판(110)의 제2 측면(110S2)에 인접한 제2 가장 자리 영역(A2)에서는 제2 도전성 배선(220)이 반도체 기판(110)의 투영 영역 밖으로 돌출될 수 있고, 제1 도전성 배선(210)의 끝단은 반도체 기판(110)의 투영 영역 내에 위치할 수 있다.
여기서, 도 11의 (b)와 같이, 반도체 기판(110)의 제2 측면(110S2)에 인접한 제2 가장 자리 영역(A2)에서 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향(x) 끝단은 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향(x) 끝단보다 반도체 기판(110)의 제2 측면(110S2)에 더 가까이 위치할 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 반도체 기판(110)의 투영 영역 밖으로 돌출되는 제1, 2 도전성 배선(200)이 반도체 기판(110)에 보다 확실하게 물리적으로 접착되도록 할 수 있다.
여기서, 제2 접착층(251b)의 녹는점은 제1 접착층(251a)보다 낮을 수 있다.
여기서, 제1 접착층(251a)의 녹는점은 160℃ ~ 170℃ 사이의 제1 온도보다 높고, 300℃ 이하이고, 제2 접착층(251b)의 녹는점은 110℃ 이상이고, 제1 온도보다 낮을 수 있다.
이를 위해, 제1 접착층(251a)은 일례로, 상대적으로 녹는점이 높은 Sn, SnAgCu, SnPb, SnBiCuCo, SnBiAg, SnPbAg 또는 SnAg 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 솔더 패이스트 형태로 형성될 수 있다.
제2 접착층(251b)은 일례로, 상대적으로 녹는점이 낮은 SnBi 또는 SnIn 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 솔더 패이스트 형태로 형성될 수 있다.
아울러, 도 9의 K4 영역에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2) 중 모서리 부분인 의사 영역(pseudo area, APS)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b2)도 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251a)보다 길게 길 수 있다.
이때, 반도체 기판(110)의 의사 영역(APS)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 역시, 앞선 도 11에서 설명한 바와 같이, 제1 접착층(251a)과 제2 접착층(251b)을 포함할 수 있다.
아울러, 반도체 기판(110)의 의사 영역(APS)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b2)는 의사 영역 이외의 가장 자리 영역(A2)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b1)와 동일하거나 더 짧을 수 있다.
이와 같이, 가장 자리 영역(A2)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b1, L251b2)를 중앙 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251a)보다 보다 크게 하는 경우, 제1, 2 도전성 배선(200) 중 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 접속되는 부분의 응력과 변형률을 크게 감소하여, 전술한 바와 같은 제1, 2 도전성 배선(200)의 단선을 방지하고 최소화할 수 있다.
지금까지는 제1 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이가 제2 영역(A2)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이와 다른 경우에 대하여, 도 10a 내지 도 13a를 일례로 설명하였다.
즉, 제1 도전성 접착제(251)가 제1 접착층(251a)과 제2 접착층(251b)을 구비하고, 제1 접착층(251a)은 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)에서 각 교차점마다 이격되어 구비되고, 도 13a에 도시된 바와 같이, 제2 접착층(251b)은 중앙 영역(A1)에서는 각 교차점마다 이격되어 구비되지만, 가장 자리 영역(A1)에서는 복수 개의 교차점에 중첩되도록 제1 방향(x)에 길게 구비될 수 있다.
따라서, 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L251b)가 중앙 영역(A1)에 위치한 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L251b)보다 길게 형성될 수 있다.
이에 따라, 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)가 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)보다 길게 형성될 수 있다.
그러나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
즉, 제1 도전성 접착제(251)가 제1 접착층(251a)과 제2 접착층(251b)을 구비하고, 제1 접착층(251a)은 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)에서 각 교차점마다 이격되어 구비되지만, 도 13b에 도시된 바와 같이, 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)은 각 교차점마다 이격되고, 중앙 영역(A1)에 위치한 제2 접착층(251b) 중 일부는 복수의 교차점에 중첩되도록, 제2 접착층(251b) 중 일부의 제1 방향 길이가 상대적으로 길게 형성될 수 있다.
이에 따라, 중앙 영역(A1)에 위치한 제2 접착층(251b) 중 일부의 제1 방향 길이가 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이 보다 길게 형성되는 것도 가능하다.
또한, 도 13a와 도 13b를 혼합하여, 도 13c에 도시된 바와 같이, 제2 접착층(251b)이 형성되는 것도 가능하다.
아울러, 제1 영역(A1)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이가 제2 영역(A2)에 위치하는 제1 도전성 접착제(251) 중 적어도 일부의 제1 방향 길이와 다른 경우에 대하여, 제1 도전성 접착제(251)가 제1 접착층(251a)과 제2 접착층(251b)을 구비하고, 제2 접착층(251b)의 길이가 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)에서 서로 다른 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 제1 도전성 접착제(251)가 복수의 제1, 2 접착층(251a, 251b)으로 구성되지 않고, 예를 들어 제1 접착층(251a)만 구비한 경우에도 도 10a 내지 도 13c가 동일하게 적용될 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 14은 본 발명의 효과에 대해 설명하기 위한 도이다.
여기서, 도 14의 (a)는 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)과 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)가 제1 방향(x)으로 배열된 복수의 교차점마다 각각 이격되어 위치하는 경우, 제1, 2 도전성 배선(200)의 응력(Shear Stress)과 변형률(Plastic Strain)을 도시한 것이고, 도 14의 (b)는 도 9 내지 도 12에서 설명한 바와 같이, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)가 제1 방향(x)으로 연속된 적어도 2개 이상의 교차점에 중첩하여 길게 형성된 경우, 제1, 2 도전성 배선(200)의 응력과 변형률을 도시한 것이다.
여기서, 제1, 2 도전성 배선(200)의 응력은 라미네이션 공정과 같은 열처리 공정을 통해 제1, 2 도전성 배선(200)을 반도체 기판(110)의 후면에 접속한 상태에서 제1, 2 도전성 배선(200)이 제1 방향(x)으로 받는 열팽창 스트레스를 의미하고, 제1, 2 도전성 배선(200)의 변형률은 라미네이션 공정과 같은 열처리 공정 중 열팽창 스트레스에 의해 제1, 2 도전성 배선(200)이 변형되는 정도를 의미한다.
아울러, 도 14의 (a) 및 (b) 각각의 그래프에서 x축 방향의 숫자는 제1, 2 도전성 배선(200)과 중첩되는 복수의 교차점에 대한 식별 번호를 의미한다.
따라서, 도 14의 (b)에서는 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 접착제(251)가 제1 방향(x)으로 연속된 적어도 5개의 교차점에 중첩하여 길게 형성된 경우를 일례로 도시한 것이다.
도 14의 (a)에서는 제1, 2 도전성 배선(200) 중 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 도전성 배선(200)이 받는 응력과 변형률은 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에서 제1, 2 도전성 배선(200)이 받는 응력과 변형률보다 상대적으로 크게 증가하는 것을 알 수 있다.
그러나, 도 14의 (b)에서는 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)가 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251a)보다 길게 되어, 제1, 2 도전성 배선(200) 중 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 도전성 배선(200)이 받는 응력과 변형률은 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에서 제1, 2 도전성 배선(200)이 받는 응력과 변형률보다 상대적을 감소하는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본원 발명은 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)를 중앙 영역(A1)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251a)보다 길게 형성함으로써, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 도전성 배선(200)이 받는 응력과 변형률을 감소시켜, 제1, 2 도전성 배선(200)의 단선을 방지할 수 있다.
이와 같이, 전술한 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 도전성 배선(200)이 받는 응력과 변형률의 감소를 충분히 확보하면서, 제1 도전성 접착제(251)에 대한 제조 비용을 최소화하기 위하여, 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)의 제1 방향 길이(L251b)는 제1, 2 도전성 배선(200)의 끝단이 반도체 기판(110)의 측면 밖으로 돌출되는지 여부에 따라 달라질 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 15는 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에 위치한 제1 도전성 접착제(251)에 대한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 15에서는 이해의 편의를 위해, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에 대한 구체적인 도시는 생략하고, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서도 반도체 기판(110)의 후면에서 제1, 2 도전성 배선(200)과 제1 도전성 접착제(251)의 제2 접착층(251b)를 제외한 나머지 구성 부분에 대한 도시는 생략하였다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제1 도전성 배선(210)의 일단은 반도체 기판(110)의 제1 측면(110S1) 밖으로 돌출되고, 타단은 제2 가장 자리 영역(A2) 내에 위치할 수 있고, 제2 도전성 배선(220)의 일단은 제1 측면(110S1)의 반대쪽에 위치하는 반도체 기판(110)의 제2 측면(110S2) 밖으로 돌출되고, 타단은 제1 가장 자리 영역(A2)에 위치할 수 있다.
여기서, 도전성 배선(200)이 가장 자리 영역(A2)에서 반도체 기판(110)의 측면 밖으로 돌출되는 경우, 도전성 배선(200)의 길이가 상대적으로 더 길어져, 도전성 배선(200)의 열팽창 길이가 더 커질 수 있고, 열팽창 스트레스가 상대적으로 더 증가할 수 있다.
따라서, 가장 자리 영역(A2)에서 반도체 기판(110)의 측면 밖으로 돌출되는 도전성 배선(200)과 중첩되는 제1 도전성 접착제(251)는 길이가 상대적으로 더 길게 형성될 수 있고, 아울러, 반도체 기판(110)의 측면 밖으로 돌출되지 않고, 끝단이 가장 자리 영역(A2) 내에 위치하는 도전성 배선(200)과 중첩되는 제1 도전성 접착제(251)는 길이가 상대적으로 더 짧게 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 의사 영역(APS)를 제외한 제1 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L11)는 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L21)보다 더 길게 형성할 수 있다.
아울러, 의사 영역(APS)를 제외한 제1 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L11)는 제2 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L12)보다 더 킬 수 있다.
또한, 의사 영역(APS)를 제외한 제2 가장 자리 영역(A2)에서 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L22)는 제2 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L12)보다 더 긴 길 수 있다.
아울러, 의사 영역(APS)를 제외한 제2 가장 자리 영역(A2)에서 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L22)는 제1 가장 자리 영역(A2)에서 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 제2 접착층(251b)의 제1 방향 길이(L21)보다 더 길 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 제1 도전성 접착제(251)의 사용을 최소화하면서, 제1, 2 도전성 배선(200)의 접속 저항과 물리적 접착력을 보다 더 향상시킬 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같이, 제1, 2 도전성 배선(200)의 물리적 접착력 및 접속 저항을 보다 향상시키기 위하여, 앞에서는 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 접착제(251)의 길이를 상대적으로 더 길게 하는 경우를 일례로 설명하였다.
그러나, 이하에서는 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 전극(140)의 패턴을 변경하여 제1, 2 도전성 배선(200)의 물리적 접착력 및 접속 저항을 보다 향상시키는 일례에 대해 설명한다.
도 16 및 도 17은 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 도전성 배선(200)의 물리적 접착력 및 접속 저항을 보다 향상시키기 위한 제1, 2 전극(140)의 패턴의 다양한 변경례를 설명하기 위한 도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 중앙 영역(A1)에서 복수의 제1, 2 전극(141, 142) 각각은 제2 방향(y)으로만 길게 형성되고, 제1 방향(x)으로 이격되어 배열될 수 있다.
그러나, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 복수의 제1 전극(141)은 복수의 제1 핑거 전극(141F)과 제1 연결 전극(141C)을 포함하고, 복수의 제2 전극(142)은 복수의 제2 핑거 전극(142F)과 제2 연결 전극(142C)을 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 제1 핑거 전극(141F) 각각은 제1 방향(x)으로 길게 형성되나, 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 부분에서 이격될 수 있으며, 제1 연결 전극(141C)은 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 영역 내에 위치하여 복수의 제1 핑거 전극(141F)을 제1 방향(x)으로 연결할 수 있다.
아울러, 제2 핑거 전극(142F)은 제1 방향(x)으로 길게 형성되며, 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 영역에서 이격될 수 있으며, 제2 연결 전극(142C)은 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 영역에서 복수의 제2 핑거 전극(142F)을 제1 방향(x)으로 연결할 수 있다.
아울러, 제1, 2 연결 전극(140) 각각은 제1, 2 가장 자리 영역(A2) 중 제1, 2 도전성 배선(200) 각각과 중첩되는 영역 내에서 지그 재그 형태로 형성될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에서 제1, 2 전극(141, 142)이 복수의 제1, 2 핑거 전극(141F, 142F)과 제1, 2 연결 전극(141C, 142C)을 포함하여 형성되고, 원하지 않는 도전성 배선과의 단락을 방지하기 위하여 제1, 2 핑거 전극(141F, 142F)이 해당 도전성 배선과 중첩되거나 연결되지 않도록 함으로써, 가장 자리 영역(A2)에서 도 11의 (C)에 도시된 절연층(252)을 사용하지 않을 수 있고, 제1 도전성 접착제(251)만 사용할 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판(110)의 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 배선(210)과 제1 전극(141) 사이의 접속 영역과 제2 도전성 배선(220)과 제2 전극(142) 사이의 접속 영역을 더욱 확대하여, 가장 자리 영역(A2)에서 도전성 배선의 물리적 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러, 도 17에 도시된 바와 같이, 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서, 제1 전극(141)은 제1 도전성 배선(210)과 중첩되는 영역 내에서 제1 핑거 전극(141F)으로부터 제1 방향(x)으로 돌출된 제1 가지 전극(141B)을 더 포함하고, 제2 전극(142)은 제2 도전성 배선(220)과 중첩되는 영역 내에서 제2 핑거 전극(142F)으로부터 제1 방향(x)으로 돌출된 제2 가지 전극(142B)을 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 반도체 기판(110)의 양쪽 가장 자리 영역(A2)에서 제1 도전성 배선(210)과 제1 전극(141) 사이 및 제2 도전성 배선(220)과 제2 전극(142) 사이의 물리적 접착력 및 접속 저항을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 각각이 제1 방향으로 배열되며, 각각이 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 나란하게 길게 형성되는 복수의 제1, 2 전극을 포함하는 복수의 태양 전지; 및
    상기 복수의 태양 전지를 상기 제1 방향으로 연결하기 위하여, 상기 반도체 기판의 후면에 상기 제1, 2 전극들과 교차하는 상기 제1 방향으로 길게 배치되어, 상기 제1 전극들과 교차되는 복수의 교차점에서 상기 제1 전극들에 제1 도전성 접착제를 통해 전기적으로 접속하고, 상기 제2 전극들과 교차되는 복수의 교차점마다 이격되어 위치한 절연층에 의해 상기 제2 전극들과 절연되는 복수의 제1 도전성 배선;과
    상기 복수의 태양 전지를 상기 제1 방향으로 연결하기 위하여, 상기 반도체 기판의 후면에 상기 복수의 제1 도전성 배선과 이격되어, 상기 제1 방향으로 길게 배치되어, 상기 제2 전극들과 교차되는 복수의 교차점에서 상기 제2 전극들에 상기 제1 도전성 접착제를 통해 전기적으로 접속하고, 상기 제1 전극들과 교차되는 복수의 교차점마다 이격되어 위치한 상기 절연층에 의해 상기 제1 전극들과 절연되는 복수의 제2 도전성 배선;을 포함하고,
    상기 복수의 태양 전지 각각에 포함된 반도체 기판의 후면은 제1 영역과 상기 제1 영역과 다른 부분에 위치하는 제2 영역을 포함하고,
    상기 반도체 기판의 후면 중 상기 제1 영역에 위치하는 상기 제1 도전성 접착제 중 적어도 일부의 상기 제1 방향 길이는 상기 제2 영역에 위치하는 상기 제1 도전성 접착제 중 적어도 일부의 상기 제1 방향 길이와 다른 태양 전지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 제1 영역은 상기 반도체 기판의 중앙 영역이고,
    상기 반도체 기판의 제2 영역은 상기 반도체 기판의 중앙 영역으로부터 제1 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 가장 자리 영역이고,
    상기 반도체 기판의 가장 자리 영역에 위치한 상기 제1 도전성 접착제의 상기 제1 방향 길이는 상기 중앙 영역에 위치하는 상기 제1 도전성 접착제의 상기 제1 방향 길이보다 긴 태양 전지 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 제1 영역에 위치한 제1 도전성 접착제는 상기 제1 도전성 배선과 제1 전극이 서로 교차되는 복수의 교차점 및 상기 제2 도전성 배선과 상기 제2 전극이 서로 교차하는 복수의 교차점마다 각각 이격되어 위치하고,
    상기 반도체 기판의 제2 영역에 위치한 상기 제1 도전성 접착제는 상기 절연층에 중첩되도록 상기 제1 방향을 따라 연장되어 위치하는 태양 전지 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도전성 접착제는 상기 제1, 2 전극 위에 접촉되는 제1 접착층과,
    상기 제1 접착층 위에 위치하고, 상기 제1, 2 도전성 배선과 접촉하는 제2 접착층을 포함하는 태양 전지 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 영역에 위치한 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이는 상기 제1 접착층의 상기 제1 방향 길이보다 길고,
    상기 제1 영역에 위치한 상기 제1 접착층의 상기 제1 방향 길이는 상기 제2 영역에 위치한 상기 제1 접착층의 상기 제1 방향 길이와 동일한 태양 전지 모듈.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 상기 제2 영역에 위치한 상기 제2 접착층의 제1 방향 길이는 상기 제1 방향으로 서로 인접한 2개의 교차점의 양끝단 거리보다 크고, 상기 반도체 기판의 제1 방향 최대 길이의 10% 이내인 태양 전지 모듈.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 접착층의 녹는점은 제1 접착층의 녹는점보다 낮은 태양 전지 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 접착층의 녹는점은 160℃ ~ 170℃ 사이의 제1 온도보다 높고, 300℃ 이하이고,
    상기 제2 접착층의 녹는점은 110℃ 이상이고, 상기 제1 온도보다 낮은 태양 전지 모듈.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 Sn, SnAgCu, SnPb, SnBiCuCo, SnBiAg, SnPbAg 또는 SnAg 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 솔더 패이스트 형태로 형성되고,
    상기 제2 접착층은 SnBi 또는 SnIn 중 적어도 하나의 재질을 포함하는 솔더 패이스트 형태로 형성되는 태양 전지 모듈.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 도전성 배선의 일단은 상기 반도체 기판의 제1 측면 밖으로 돌출되고, 타단은 상기 제1 측면의 반대쪽에 제2 측면에 인접한 제2 가장 자리 영역에 위치하고,
    상기 제2 도전성 배선의 일단은 상기 제2 측면 밖으로 돌출되고, 타단은 상기 제1 측면에 인접한 제1 가장 자리 영역에 위치하는 태양 전지 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 가장 자리 영역에서 상기 제1 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이는 상기 제1 가장 자리 영역에서 상기 제2 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이보다 긴 태양 전지 모듈.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 가장 자리 영역에서 상기 제1 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이는 상기 제2 가장 자리 영역에서 상기 제1 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이보다 긴 태양 전지 모듈.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 가장 자리 영역에서 상기 제2 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이는 상기 제2 가장 자리 영역에서 상기 제1 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이보다 긴 태양 전지 모듈.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 가장 자리 영역에서 상기 제2 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이는 상기 제1 가장 자리 영역에서 상기 제2 도전성 배선과 중첩되는 상기 제2 접착층의 상기 제1 방향 길이보다 긴 태양 전지 모듈.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 양쪽 가장 자리 영역에서
    상기 복수의 제1 전극은
    상기 제1 방향으로 길게 형성되며, 상기 제2 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 이격되는 복수의 제1 핑거 전극과,
    상기 제1 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 상기 복수의 제1 핑거 전극을 상기 제1 방향으로 연결하는 제1 연결 전극을 포함하고,
    상기 복수의 제2 전극은
    상기 제1 방향으로 길게 형성되며, 상기 제1 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 이격되는 복수의 제2 핑거 전극과,
    상기 제2 도전성 배선과 중첩되는 영역에서 상기 복수의 제2 핑거 전극을 상기 제1 방향으로 연결하는 제2 연결 전극을 포함하는 태양 전지 모듈.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1, 2 연결 전극 각각은 상기 제1, 2 가장 자리 영역 중 상기 제1, 2 도전성 배선 각각과 중첩되는 영역 내에서 지그 재그 형태로 형성되는 태양 전지 모듈.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 양쪽 가장 자리 영역에서
    상기 제1 전극은 상기 제1 도전성 배선과 중첩되는 영역 내에서 상기 제1 핑거 전극으로부터 상기 제1 방향으로 돌출된 제1 가지 전극을 더 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 도전성 배선과 중첩되는 영역 내에서 상기 제2 핑거 전극으로부터 상기 제1 방향으로 돌출된 제2 가지 전극을 더 포함하는 태양 전지 모듈.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 태양 전지 중 서로 인접하여 배치되는 제1, 2 태양 전지 사이에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되며,
    상기 제1, 2 태양 전지를 상기 제1 방향으로 직렬 연결하기 위하여, 상기 제1 태양 전지에 접속된 상기 복수의 제1 도전성 배선과 상기 제2 태양 전지에 접속된 상기 복수의 제2 도전성 배선이 공통으로 접속되는 인터커넥터;를 포함하는 태양 전지 모듈.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 태양 전지에 접속된 복수의 제1 도전성 배선의 일단과 상기 제2 태양 전지에 접속된 복수의 제2 도전성 배선의 일단은 상기 반도체 기판의 투영 영역 밖으로 각각 돌출되어, 상기 인터커넥터에 공통으로 접속되는 태양 전지 모듈.
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